La protection/déprotection de la fonction amine dans des conditions éco-environnementales

Résultats de la déprotection N-Boc des cyclosulfamides Substrats produits Temps (min) Rendements* (%) 148a 3 90 149a 5 96 150a 12 95 151a 8 93 152a 6 93 *Les produits sont obtenus quasi pures. L’utilisation de cette méthode pour la déprotection N-Boc des cyclosulfamides s’est révélée orthogonale vis-à-vis le groupement benzyle.  Caractérisation : Les produits 148-152 ont été identifiés par les méthodes spectroscopiques IR, RMN1H, 13C. En IR, la disparition de la bande d’absorption du carbonyle carbamique vers 1680±20 et l’apparition d’une bande d’absorption du NH vers 3267±100 confirme le clivage du groupement Boc. En RMN1H, la déprotection est confirmée par la disparition du pic vers 1.5ppm qui correspond aux neuf protons tert-butyliques. En RMN13C, la disparition des pics vers 28, 80, 155 qui correspondent respectivement aux carbones : tert-butyliques C(CH3) 3, au carbone du carbonyle, confirme la déprotection NBoc.

Mécanisme réactionnel

Le mécanisme réactionnel de la déprotection N-Boc n’a pas encore bien prouvé. Le mécanisme proposé par Wang et al145 est basé sur l’autodissociation de l’eau à haute température. Ils postulent que, dans ce cas, en absence de sels minéraux, la déprotection est initiée par la formation d’un diol germinal qui n’a pas encore été confirmé par les méthodes spectroscopiques d’après les auteurs. La réaction se poursuit probablement par la rupture de la liaison entre le groupement carbonyle et l’oxygène pour donner l’acide carbamique. Une seconde voie conduisant à l’amine et au tert-butyle hydrogène carbonate. Cette proposition est appuyée sur les travaux de Houk146 concernant l’hydrolyse des esters utilisant l’eau à haute température comme catalyseur acido-basique. Nous avons tenté d’expliquer le mécanisme mis en jeu dans ces réactions de déprotection du groupement Boc dans l’eau bouillante lié à nos observations expérimentales. Nous avons choisi l’eau déminéralisée pour éviter l’effet des sels minéraux. Il est bien connu que la dissolution du dioxyde de carbone dans l’eau abouti à un milieu acide, pour cela, nous avons utilisé un système sous argon afin d’éluer le CO2 résultant lors de la déprotection. La réaction est accomplie avec plusieurs essaies. À ce stade, le mécanisme que nous proposons est présenté dans le Schéma II-19, l’eau agit en premier temps par formation du pont d’hydrogène avec le doublet électronique de l’oxygène du carbamate, mais sans formation du pont d’hydrogène avec le doublet de l’azote carbamique à cause de la mésomérie du carbonyle et/ou le sulfonyle. L’intermédiaire conduit à la formation du tert-butanol et un acide carbamique correspondant, sous l’action de la température, ce dernier subi une décarboxylation et conduit à l’amine libre et le dioxyde de carbone. 

DEPROTECTION N-Boc PAR CATALYSE

La catalyse permet d’optimiser les rendements, d’économiser les réactifs, de réduire les temps de réaction, l’énergie et la matière. L’utilisation des catalyseurs en synthèse organique permet d’atteindre les objectifs de la chimie verte. Le catalyseur est une entité solide ou liquide, il accélère la vitesse de la réaction en abaissant le seuil d’énergie nécessaire pour permettre à la réaction de se produire. Il permet donc d’économiser l’énergie et d’optimiser le temps de réaction, lorsque le catalyseur est recyclable.147 Un catalyseur à la propriété d’être sélectif, sa présence favorise la formation du produit recherché. La catalyse hétérogène, en particulier, répond aux exigences de la chimie verte en fournissant la facilité de séparation et de récupération de catalyseur à partir du brut réactionnel et réutilisé plusieurs fois sans perte d’activité catalytique.

Déprotection N-Boc en présence de KC et montmorillonite K-10

Shaikh et al149 ont montré que le kaolin de Clay (KC) à 20%, est un catalyseur très versatile et était efficace de régénérer les amines aliphatiques ou aromatiques des carbamates tert-butyliques correspondantes avec des bons rendements. (Schéma II-20).La montmorillonite K-10150 est aussi utilisée dans la réaction de déprotection sélective N-Boc des amines aromatique par rapport aux amines aliphatiques. (Schéma II-21) Schéma II-21. Déprotection N-Boc en présence de montmorillonite K-10 III.2. Déprotection N-Boc en présence de HPA Le mélange hétérogène de carbamate tert-butyliques dérivés d’amines, de carboxylsulfamides et des cyclosulfamides avec 10% de HPA H6P2W12Mo6O62 . 10H2O dans le dichlorométhane est porté à température ambiante. III.2.1. Déprotection N-Boc d’amines et amino acides La réaction de déprotection N-Boc d’amines et amino-acides donne de bons rendements en quelques minutes (5-10min) (Schéma II-22). Le catalyseur est récupéré de la phase organique par simple filtration et réutilisé de deux à trois fois. Schéma II-22. Déprotection N-Boc d’amines en présence de HPA Les résultats représentatifs sont repris ci-dessous. (Tableau II-15)